本发明涉及一种催化裂化方法及装置，特别是 涉及一种石油烃类原料催化裂化方法 及装置， 属于石油化工技术领域。 背景技术

催化裂化装置是最主要的汽油生产装置， 世界绝大部分车用汽油来自催化裂化装 置， 常规催化裂化采用提升管反应器。

现有提升管反应器的最大弊端是提升管过长， 提升管出口处的催化剂活性只有初始 活性的 1/3左右， 因此， 在提升管反应器的后半段， 催化剂活性及选择性已急剧下降， 催化作用变差， 热裂化反应及其他不利二次反应增加， 不但限制了单程转化率的提高， 同时导致催化汽油烯烃含量高达 45%以上， 远不能满足汽油的新标准要求。 随着催化剂 活性的降低， 催化反应的选择性必然下降， 副反应自然增加。

要提高催化过程的单程转化率， 核心问题是提高现有提升管反应器后半段的催 化剂 活性， 中国专利申请 99213769.1公开了一种用于催化裂化的两段串联� �装置，该装置由 两结构相同的催化裂化装置上下头尾相接重叠 而成， 该技术通过采用上下重叠的反应、 再生装置， 通过缩短反应时间强化了常规提升管催化裂化 反应过程， 从而提高了催化剂 的有效活性和选择性。 但是， 该专利申请公开的技术仅限于原理， 缺乏可操作的实施办 法， 工程实施时相当于建设两套上下重叠的催化裂 化反应再生装置， 投资费用高， 实施 可能性很小。

中国专利申请 00122845.5公开了一种烃油的两段催化裂化方法� �使烃油首先在第一 反应器中与裂化催化剂接触并反应，所生成的 油气送入第二反应器中与含有五元环高硅 沸石的催化剂接触并反应， 所生成的油气送入分馏塔进行分离。 该方法两反应器中的催 化剂是组成和性质不同的催化剂， 虽然使第一反应器的反应油气与第二反应器中 的新鲜 催化剂接触， 提高了第二反应器中的产品选择性， 但该方法采用了两种催化剂， 两套并 列的反应 -再生系统， 投资费用较高。

中国专利申请 00134054.9公开了一种两段提升管催化裂化新技� �，将提升管分为上 下两段， 第一区催化剂来自再生器， 第一区反应结束， 催化剂、 油气通过设置在第一区 末端的中间分流器分离， 仅油气继续进入第二反应段反应； 第二反应段的催化剂为来自 再生器的经过外取热器取热的再生催化剂。 该技术是在反应第二段 （即提升管后半段） 用高活性的经冷却的低温再生催化剂与油气继 续接触反应， 提高了第二段的催化剂活 性， 提高了单程转化率。 但该技术中第一区分离出来的催化剂在进入再 生器前必须经过 汽提， 同时再生催化剂必须由输送介质向上输送才能 进入第二段， 汽提蒸汽、 输送介质 将全部进入第二段提升管， 势必影响到第二段的反应； 若限制汽提蒸汽量， 则会影响到 汽提效果，进而影响再生过程；此外，从外取 热器底部到第二反应段入口高度差几十米， 输送介质量很大， 需要消耗大量能耗； 且该技术需要两个沉降器， 两个汽提段， 投资大 幅增加。 发明内容

为解决上述问题， 本发明的目的在于提供一种新的催化裂化方法 ， 该方法既能改善 产品分布和产品质量， 又能降低工程投资和方便工程实施。

本发明的目的还在于提供一种用于上述催化裂 化方法的催化裂化装置。

为达到上述目的， 本发明首先提供了一种催化裂化方法， 催化裂化反应在设置有一 个提升管反应器的反应部分和包括再生器的再 生部分的反-再装置中进行， 其中：

所述反应部分由提升管反应器、 待生催化剂汽提区及沉降器组成； 所述提升管反应 器包括自下而上的预提升段、 原料油反应区、 催化剂分流区、 催化剂补充分配区和油气 再反应区； 所述催化剂分流区设置在所述原料油反应区的 出口处； 所述催化剂分流区和 油气再反应区之间设有通道， 该通道外围为所述催化剂补充分配区；

所述再生器自下而上设有下部的第一再生区、 中部的密相流化床区和上部的稀相催 化剂沉降分离区； 所述第一再生区和所述中部密相流化床区之间 可以用隔板（例如带有 通道的隔板） 分开；

来自所述再生器中部的密相流化床区的再生催 化剂按以下方式分别进入所述提升 管反应器的预提升段和催化剂补充分配区：

进入预提升段： 再生催化剂直接依靠重力向下进入预提升段（ 该预提升段位于提升 管反应器的原料油反应区的喷嘴下方）， 或者再生催化剂先降温 （可以使再生催化剂在 重力作用下进入催化剂温度控制器或冷却器进 行降温）后再靠重力进入预提升段（可以 依靠重力向下而进入）， 或者再生催化剂和降温后的再生催化剂分两路 同时进入预提升 段 （可以依靠重力向下而进入）；

进入催化剂补充分配区： 再生催化剂在降温（可以使再生催化剂在重力 作用下进入 催化剂温度控制器进行降温）后靠重力进入所 述催化剂补充分配区（再生催化剂不需要 介质输送， 可以直接在重力作用下经立管向下进入催化剂 补充分配区）； 所述催化裂化反应流程如下：

使进入预提升段的再生催化剂与预热的反应原 料油接触混合并沿提升管反应器向 上进入原料油反应区， 进行催化裂化反应；

催化剂和催化裂化反应所产生的油气 （反应油气） 向上进入催化剂分流区， 采用气 固向外旋流方式使部分催化剂切向分流并靠重 力向下流入待生催化剂汽提区，保持油气 (反应油气） 中留存有催化剂； 未被分流的催化剂和油气 （反应油气） 继续向上流动， 与进入催化剂补充分配区的再生催化剂混合一 起进入油气再反应区（或者说一起进入油 气再反应区进行混合）并进行油气的催化再反 应； 完成催化再反应后， 提升管反应器内 的油气和催化剂在沉降器内实现气固分离， 油气经油气管线进入分馏塔系统， 原料油反 应区和油气再反应区的待生催化剂在待生催化 剂汽提段内经蒸汽汽提后， （自催化剂立 管） 进入再生器回复活性。

在本发明所提供的上述催化裂化方法中，优选 地，原料油反应区的反应条件控制为： 反应温度 510-550 °C、 反应时间 0.4-0.8s、 油气平均流速 5.0-20m/s。 更优选地， 反应温 度控制为 520-540 °C。

在本发明所提供的上述催化裂化方法中， 优选地， 预提升段的再生催化剂的温度或 混合温度控制为 620-700°C。

在本发明所提供的上述催化裂化方法中， 优选地， 进入催化剂补充分配区的再生催 化剂 （经再生催化剂温度控制器调节） 降温的温度控制为 490-650°C。 更优选地， 该温 度控制为 530-600°C。

在本发明所提供的上述催化裂化方法中， 优选地， 在以汽柴油收率为目的的催化裂 化反应 （油品型催化裂化反应） 中， 油气再反应区的反应温度控制为 490-515 °C， 反应 时间控制为 0.6-1.2S; 在以低碳烯烃收率为目的的催化裂化反应（化 工型催化裂化反应) 中， 油气再反应区的反应温度控制为 530-630°C， 反应时间控制为 1.0-2.0s。

上述催化裂化方法中， 回炼油等其他烃类组分也可以进入原料油反应 区或油气再反 应区参与催化裂化， 还可以在油气再反应区设置急冷介质， 用于控制油气再反应区的反 应时间。 具体地， 可以使回炼油与原料油在原料油反应区进料或 者使回炼油在油气再反 应区进料， 优选使回炼油在油气再反应区进料； 进料方式可采用原料油单独进料， 或者 原料油在原料油反应区下部进料、 回炼油在原料油进料口上部适当位置进料， 或者原料 油在原料油反应区进料、回炼油在油气再反应 区进料等灵活方式，具体可根据原料性质、 工艺要求进行调整；相应地，可以在提升管反 应器的适当位置设置一排到多排进料喷嘴， 具体可根据原料性质、 工艺要求进行调整， 以适应原料变化需要。

在本发明所提供的上述催化裂化方法中， 优选地， 再生部分的第一再生区的气体流 速控制为 1.5-3.0m/s。

在本发明所提供的上述催化裂化方法中， 优选地， 提升管反应器的原料油反应区和 油气再反应区的待生催化剂共用一个汽提区或 分别设置汽提区； 汽提后的催化剂经立管 进入再生器再生。 该立管设置于汽提区 （汽提段）与再生器之间， 一般是连接到再生器 的底部。

在本发明所提供的上述催化裂化方法中， 优选地， 部分在油气再反应区反应后的待 生催化剂靠重力返回油气再反应区内， 在油气再反应区循环， 增加油气再反应区的催化 剂藏量或降低反应空速。

在本发明所提供的上述催化裂化方法中， 优选地， 提升管反应器的原料油反应区的 待生催化剂进入油气再反应区的量根据油气再 反应区催化剂的含碳量控制； 原料油反应 区待生催化剂的 5-40%进入油气再反应区。 更优选地， 原料油反应区待生催化剂的 15-25%进入油气再反应区。

本发明还提供了一种催化裂化装置， 该催化裂化装置可以用于本申请所提供的催化 裂化方法， 其包括一个提升管反应器、 沉降器、 汽提段和再生器， 所述沉降器设置在所 述提升管反应器的顶部， 所述再生器通过管线与所述提升管反应器连接 ， 其中：

所述提升管反应器自下而上设置有预提升段、 原料油反应区、 油气再反应区， 所述 原料油反应区出口外设置有催化剂分流器； 所述油气再反应区设置在所述汽提段上方， 所述汽提段与所述原料油反应区同轴或并列设 置；

所述再生器同轴设置有下部的第一再生区、 中部的密相流化床区和上部的稀相催化 剂沉降分离区， 这三个区为同轴设置， 所述第一再生区和所述密相流化床区之间设置 有 隔板， 所述第一再生区的高度为 18-26m _;

该催化裂化装置还包括再生催化剂温度控制器 或冷却器， 该催化剂温度控制器或冷 却器与所述再生器的密相流化床区之间设置有 再生催化剂进入管， 该催化剂温度控制器 或冷却器与所述提升管反应器之间设置有降温 再生催化剂管线，在该降温再生催化剂管 线上设置有滑闽；

所述提升管反应器的油气再反应区下部设有分 布板， 该分布板设有开口或通道， 所 述油气再反应区的侧壁上设有连通口（低温再 生催化剂管线与油气再反应区通过该连通 口连通）， 该连通口与所述分布板之间的区域为催化剂补 充分配区， 所述原料油反应区 的出口与所述分布板之间的区域为催化剂分流 区； 或者， 所述油气再反应区的下部设有 上隔板和下隔板， 所述上隔板和下隔板上均设有通道， 其中， 所述下隔板设有一个来自 原料油反应区的上升通道 （供催化剂和油气物流上升用）， 所述上隔板设有一个与油气 再反应区连通的上升通道（供上述原料油反应 区物流和补充的降温催化剂物流上升用）， 所述上隔板、 下隔板之间和所述通道外的区域为催化剂补充 分配区， 所述低温再生催化 剂管线与该催化剂补充分配区通过催化剂补充 分配区侧壁的连通口连通， 原料油反应区 出口与所述下隔板之间的区域为催化剂分流区 ；

在所述沉降器与所述汽提段之间设置有催化剂 回流管，该催化剂回流管上设置有滑 闽； 或者在所述油气再反应区设置第二汽提段， 该第二汽提段与所述油气再反应区同轴 或并列设置。

在本发明提供的上述催化裂化装置中， 优选地， 沉降器与油气再反应区之间或者第 二汽提段与油气再反应区之间设有催化剂循环 管， 在该催化剂循环管上设有滑闽， 用于 使部分油气再反应区反应后的待生催化剂返回 油气再反应区内。

在本发明提供的上述催化裂化装置中， 优选地， 分布板设置开口或通道的个数及截 面积通过控制油气线速在 20-30m/s进行具体工艺设计，即布板设置开口或� ��道的个数及 截面积满足油气线速 20-30m/s的要求。

在本发明中，催化剂温度控制器或冷却器的设 计可以实现对进入提升管反应器中的 催化剂温度的灵活调节，催化剂温度控制器的 内部结构设计优先选用 ZL200920223355.1 中所述的催化剂降温设备， 将其全文引入这里作为参考； 此外， 在汽提段、 分布板、 催 化剂补充分配区及催化剂温度控制器等相应区 域均根据需要设置相应的气体分布器。

本发明的技术方案是这样实现的： 来自再生器的再生催化剂在反应器原料油反应 区 与预热的原料油接触反应， 反应混合物沿反应器向上流动进入催化剂分流 区， 一部分反 应过的待生催化剂分流出来进入汽提段， 其余反应物流则继续向上进入油气再反应区， 与一部分经催化剂温度控制器冷却降温至适宜 温度的再生催化剂混合后，进行催化再反 应； 反应结束后， 油气和催化剂进入沉降器进行分离， 油气经油气出口进入分馏系统， 催化剂则进入汽提段进行汽提后返回再生器再 生。

本发明的技术方案具有以下有益效果：

1、 由于向油气再反应区补充的是高活性的低温再 生催化剂， 总体上强化了整个提 升管反应器中的催化活性及反应选择性，有效 抑制了热反应，可使反应总液收增加 1.0% 以上； 2、 原料油反应区的待生催化剂在进入油气再反应 区之前先进行分流， 从而控制进 入油气再反应区的待生催化剂与补充进入油气 再反应区的再生催化剂的比例，整体上实 现对油气再反应区催化剂流量及催化剂活性的 控制， 实现改善产品分布和产品质量的目 标；

3、 由于反-再装置的设计， 再生催化剂进入反应器预提升段和催化剂补充 分配区的 入口标高均低于再生催化剂由再生催化剂温度 控制器引出口的标高，催化剂靠重力自然 下降分别引入预提升段和催化剂补充分配区， 不需提升介质；

4、 第二汽提段的设置可以使原料油反应区裂化反 应后的待生催化剂、 油气再反应 区裂化反应后的待生催化剂分别在汽提段、 第二汽提段进行汽提后再生， 可根据工艺需 要设置不同的汽提条件， 利于装置操作。 附图说明

图 1为实施例 1提供的催化裂化装置的结构示意图；

图 2为实施例 2提供的催化裂化装置的结构示意图；

图 3为实施例 3提供的催化裂化装置的结构示意图；

图 4为实施例 4提供的催化裂化装置的结构示意图；

图 5为实施例 5提供的催化裂化装置的结构示意图；

图 6为实施例 6提供的催化裂化装置的结构示意图。 主要组件符号说明：

进料喷嘴 1 分布板 2 隔板通道 3 催化剂分流器 4 催化剂回流管 6 汽提段 7 油气出口 8 待生立管 9,10 第二汽提段 11 催化剂循环管 12 再生器 13 烟气出口 14 再生立管 15,16 第一再生区 17 密相流化床区 18 催化剂沉降分离区 19 隔板 20 催化剂温度控制器 21 低温再生催化剂管线 22 再生催化剂进入管 23 连通口 24 原料油反应区 I 油气再反应区 II 催化剂分流区 III 催化剂补充分配区 IV 待生催化剂汽提区 ν ,νπ 沉降器 VI 预提升段 環

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、 目的和有益效果有更加清楚的理解， 现对本发明的技 术方案进行以下详细说明， 但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。 实施例 1

本实施例提供了一种催化裂化装置 （反 -再装置）， 其结构如图 1所示， 该催化裂化 装置包括一反应部分以及一再生部分， 反应部分包括一提升管反应器、 汽提区和沉降器

VI， 再生部分包括一再生器以及催化剂温度控制器 或冷却器， 其中，

提升管反应器自下而上分别为预提升段環、 原料油反应区 I、 催化剂分流区 III、 油 气再反应区 II _;

在原料油反应区 I底部的侧壁上设有进料喷嘴 1， 在原料油反应区 I的出口处设有 催化剂分流器 4， 原料油反应区 I的外侧为汽提段 7 (即待生催化剂汽提区 V )， 汽提段 7与原料油反应区 I同轴设置；

提升管反应器还设置有第二汽提段 11， 第二汽提段 11 (待生催化剂汽提区 VD 与 油气再反应区 II同轴设置；

油气再反应区 Π设置在汽提段 7上方，油气再反应区 II的下部设有上隔板和下隔板， 上隔板和下隔板上均设有隔板通道 3，即催化剂分流区 III和油气再反应区 II之间的通道， 该隔板通道 3的外围为催化剂补充分配区 IV；

沉降器 VI位于汽提段 7的上部， 设有油气出口 8;

再生部分的再生器 13 同轴设置有下部的第一再生区 17、 中部的密相流化床区 18 和上部的稀相催化剂沉降分离区 19，第一再生区 17和密相流化床区 18之间设置有隔板 20； 再生器 13 的顶部设有烟气出口 14， 用于排出再生器 13中的烟气；

催化剂温度控制器 21与再生器 13的密相流化床区 18之间设置有再生催化剂进入 管 23， 与提升反应器的催化剂补充分配区 IV之间设置有降温再生催化剂管线 22， 在低 温再生催化剂管线 22上设置有滑闽，低温再生催化剂管线 22与催化剂补充分配区 IV通 过连通口 24连通， 该连通口 24设置于催化剂补充分配区 IV的侧壁上；

预提升段環的底部通过再生立管 15与再生器 13的密相流化床区 18连通，汽提段 7 的底部通过待生立管 9与再生器 13的底部连通，第二汽提段 11的底部通过待生立管 10 与再生器 13的底部连通。

本发明中，所述的催化剂温度控制器 21的设备设计原理与催化剂冷却器是相同的， 但催化剂温度控制器 21的设置目的是控制再生催化剂温度，经催化� ��温度控制器 21控 温后的催化剂是直接进入反应器参与催化反应 的； 而催化剂冷却器的设置目的是取走反 应再生系统的多余热量， 不控制再生催化剂温度， 经催化剂冷却器冷却后的催化剂是重 新返回再生器的。 关于催化剂温度控制器的设置目的， 以下实施例与此类同， 不再一一 说明。

本实施例还提供了一种催化裂化方法， 其是采用上述催化裂化装置进行的， 包括以 下步骤：

来自密相流化床区 18的 690°C左右的再生催化剂沿再生立管 15流入预提升段環中， 与预热至 220°C经进料喷嘴 1 雾化后的重油混合进入提升管反应器的原料油 反应区 I 内， 沿原料油反应区 I向上流动并不断反应， 反应时间 0.8s， 反应温度 520°C _;

反应混合物向上由催化剂分流器 4进行分离， 分离出的催化剂进入汽提段 7中汽提 后沿待生立管 9进入再生器 13中进行再生， 油气及未分离的催化剂经隔板通道 3向上 进入油气再反应区 Π内； 同时， 自催化剂温度控制器 21 引出的低温再生催化剂沿低温 再生催化剂管线 22经催化剂分配区 IV进入油气再反应区 II， 与进入油气再反应区 II的 上述原料油反应区 I的反应油气及待生催化剂接触混合并继续反� �， 反应温度 510°C， 反应时间 0.6s;

反应结束后， 油气进入沉降器 VI内， 分离出催化剂的油气经油气出口 8引出， 待生 催化剂则流入第二汽提段 11内， 汽提出的催化剂中夹带的油气， 经待生立管 10返回再 生器 13再生， 再生烟气由烟气出口 14排出。

与现有技术相比，采用本实施例提供的催化裂 化装置所进行的上述催化裂化反应的 单程转化率平均提高 10%以上， 液收增加 2%左右。

实施例 2

本实施例提供了一种催化裂化装置 （反 -再装置）， 其结构如图 2所示， 其中， 汽提 段 7与原料油反应区 I同轴设置， 第二汽提段 11与油气再反应区 II并列设置； 在沉降 器 VI与催化剂补充分配区 IV之间设置有催化剂循环管 12，使部分待生催化剂返回油气再 反应区 II内参与反应。 其余部分装置结构同实施例 1。

实施例 3

本实施例提供了一种催化裂化装置 （反 -再装置）， 其结构如图 3所示， 其中， 汽提 段 7与原料油反应区 I并列设置， 第二汽提段 11与油气再反应区 II并列设置； 在沉降 器 VI与催化剂补充分配区 IV之间设置有催化剂循环管 12，使部分待生催化剂返回油气再 反应区 II内参与反应。 其余部分装置结构同实施例 1。

实施例 4

本实施例提供了一种催化裂化装置 （反 -再装置）， 其结构如图 4所示， 其中， 在油 气再反应区 II下部设有分布板 2， 分布板 2上设有多个开口或通道； 反应部分不包括第 二汽提段 11 (即待生催化剂汽提区 VD; 汽提段 7与原料油反应区 I同轴设置， 油气再 反应区 II与原料油反应区 I共用汽提段 7， 在沉降器 VI和汽提段 7之间设置有催化剂回 流管 6， 使油气再反应区 II反应后的待生催化剂通过回流管 6进入汽提段 7进行汽提后 进入再生器 13中再生。 再生部分装置结构同实施例 1。

实施例 5

本实施例提供了一种催化裂化装置 （反 -再装置）， 其结构如图 5所示， 其中， 在催 化剂温度控制器 21与预提升段環之间设置有再生立管 16， 再生立管 16上设置有滑闽； 其余部分装置结构同实施例 2。

在采用本实施例提供的催化裂化装置所进行的 催化裂化反应中，进入预提升段環的 为两股催化剂物流： 直接经再生立管 15引出的再生催化剂和经过催化剂温度控制器 21 调节降温后的再生催化剂，两股催化剂在预提 升段環混合均匀后再向上流动参与催化反 应。

实施例 6

本实施例提供了一种催化裂化装置 （反 -再装置）， 其结构如图 6所示， 其中， 装置 结构同实施例 1， 但是， 与预提升段環连接的待生立管 16上部不直接与再生器 13的密 相流化床区 18连通， 而是与催化剂温度控制器 21连通。

在采用本实施例提供的催化裂化装置所进行的 催化裂化反应中，进入预提升段環的 催化剂物流为经过催化剂温度控制器 21调节降温后的再生催化剂。